Устройство для перфорации скважины Советский патент 1991 года по МПК E21B43/11 

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для перфорации нефтяных и газовых скважин.

Целью изобретения является повышение качества вскрытия путем увеличения глубины и площади поперечного сечения вскрываемого в пласте канала, а также обеспечение возможности регулирования режима резания.

На фиг. 1 изображено устройство, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на Ф4иг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на Фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 1; на фиг. 5 - разрез Г-Г на фиг. 3;на фиг. 6-устройство в процессе работы, разрез.

Устройство для перфорации скважины содержит корпус 1 с элементом для связи с колонной насосно-компрессорных труб (не показан), режущий элемент, выполненный в виде дисковой фрезы 2. Фреза 2 установлена в корпусе 1 в плоскости, перпендикулярной его оси, с возможностью вращения и перемещения в сторону обсадной колонны. Устройство содержит средство для прижатия корпуса 1 к зоне перфорации и механизмы 3 подачи и привода фрезы 2. Устройство включает также гибкий полый вал 4, установленный с возможностью вращения и взаимодействия с механизмом 3 привода фрезы 2 и самой фрезой. По гибкому полому валу подается рабочая жидкость к механизму подачи фрезы. С гибким полым валом связана зубчатая шестерня 5, установленная в плоскости фрезы эксцентрично ее оси. С корпусом 1 одними концами связаны спиральные возвратные пружины 6 и 7, другие концы которых связаны с механизмом подачи фрезы. Фреза 2 имеет зубчатый венец 8 на внутренней поверхности и образует с зубчатой шестерней 5 пару с внутренним зацеплением.

Механизм подачи фрезы выполнен в виде струйного истекателя 9, который установлен соосно с зубчатой шестерней 5. Струйный истекатель 9 жестко связан с фрезой 2

и имеет возможность поворачиваться вместе с ней вокруг оси зубчатой шестерни 5. Струйный истекатель оснащен соплами 10, размещенными тангенциально относительно оси вращения.

Кроме того, в верхней части вала зубчатой шестерни 5 выполнена осевая цилиндрическая полость с радиальными отверстиями 11, через которые рабочая жидкость из гибкого вала 4 попадает в полость струйного истекателя. Фреза 2 посажена с возможностью вращения на втулки 12 и 13. Втулка 12 жестко связана со струйным истекателем 9, а втулка 13 - с втулкой 14, насаженной на вал зубчатой шестерни 5,

Таким образом, втулки 12 и 13, на которые посажена фреза 2, имеют возможность поворачиваться вместе с ней вокруг эксцентричной оси, совпадающей с осью зубчатой шестерни 5. На внешней поверхности фрезы 2 размещены режущие элементы 15. Средство для прижатия корпуса к зоне перфорации содержит поршень 16 с возвратной пружиной 17.

Устройство работает следующим обраэом.

После окончания спуска на колонне труб в скважину устройство устанавливается в требуемом месте по длине ствола. При этом поршень 16 пружиной 17 отжат во

внутреннюю полость корпуса 1, т.е. находится в транспортном положении. После установки устройства в требуемом месте по длине ствола включается подача промывочной жидкости. За счет возникновения

перепада давления внутри насосно-комп- рессорной трубы и в затрубном кольцевом пространстве поршень 16 выдвигается к стенке скважины и затем отжимает устройство в противоположном направлении. Одновременно механизм 3 привода через

гибкий вал 4, зубчатую шестерню 5 и зубчатый венец 8 приводит во вращение дисковую фрезу с режущими элементами 15.

За счет рактивных сил струй жидкости, с большой скоростью истекающих из сопел 10, струйный истекатель 9 поворачивает вокруг своей оси жестко сочлененные с ним втулки 12 и 13. В результате, вокруг этой же оси поворачивается, а затем и прижимается к разрушаемой стенке, и дисковая фреза. Усилие прижатия к стенке обсадной колонны или скважины пропорционально расходу жидкости, т.е., в случае использования гидравлического забойного двигателя, пропорционально вращающему моменту на режущей кромке фрезы, что позволяет изменением расхода жидкости регулировать эффективность и скорость фрезерования разрушаемой стенки (так ка синхронно изменяются и сила прижатия, и максимальный крутящий момент на фрезе) в зависимости от твердости и других физико-механических свойств последней.

Сменой сопел 10 струйного истекателя 9 дополнительно регулируется и взаимо- связь между моментом фрезерования и усилием прижатия фрезы к стенке обсадной колонны или скважины. Часть жидкости через отверстия с большим гидравлическим сопротивлением попадает на зубья тестер- ни и колеса в зоне контакта, омывая и увеличивая их долговечность.

После окончания процесса перфорации подача жидкости прекращается, поршень 16 пружиной 17 возвращается в исходное транспортное положение, а дисковая фреза с зубчатым венцом 8 спиральными пружинами 6 и 7 возвращается в исходное положение, после чего устройство перемещают в продольном направлении на требуемую величину шага вскрытия (шага перфорации) и поворачивают, при необходимости, на заданный угол. Затем процесс повторяют сначала. Во избежание заклинивания фрезы в канале колонну труб с устройством на нижнем конце после прекращения подачи жидкости проворачивают,

Формула изобретения

1.Устройство для перфорации скважины, содержащее корпус с элементом для связи с колонной насосно-компрессорных труб, режущий элемент, выполненный в виде дисковой фрезы, установленной в корпусе в плоскости, перпендикулярной его оси, с возможностью вращения и перемещения в сторону обсадной колонны, средство для прижатия корпуса к зоне перфорации и механизмы подачи и привода фрезы, отличающееся тем, что, с целью повышения качества вскрытия путем увеличения глубины и площади поперечного сечения вскрываемого в пласте канала, оно снабжено гибким полым валом, установленным с возможностью вращения и взаимодействия с механизмом привода фрезы и фрезой, зубчатой шестерней, связанной с гибким валом и установленной в плоскости фрезы эксцентрично ее оси, спиральными возвратными пружинами, одни концы которых связаны с корпусом, а другие - с механизмом подачи фрезы, причем фреза имеет зубчатый венец на внутренней поверхности и образует с зубчатой шестерней пару с внутренним зацеплением.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью обеспечения регулирования режима резания, механизм подачи фрезы выполнен в виде установленного со- осно с зубчатой шестерней с возможностью взаимодействия с фрезой и одновременного поворота относительно оси зубчатой шестерни струйного истекателя с соплами, ориентированными тангенциально его оси.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к устройствам для перфорации нефтяных и газовых скважин. Целью изобретения является повышение качества вскрытия путем увеличения глубины и площади поперечного сечения вскрываемого в пласте канала, а также обеспечение возможности регулирования режима резания. Устройство для перфорации скважины содержит корпус 1, дисковую фрезу 2, установленную в корпусе с возможностью вращения и перемещения в сторону обсадной колонны. Устройство содержит механизмы подачи и привода 3 фрезы 2, гибкий полый вал 4, установленный с возможностью вращения и взаимодействия с механизмом привода 3 и фрезой 2. С гибким полым валом связана зубчатая шестерня 5. С корпусом 1 и механизмом подачи фрезы связаны спиральные возвратные пружины 6, 7. Фреза 2 имеет зубчатый венец 8 и образует с зубчатой шестерней 5 пару с внутренним зацеплением. Механизм подачи фрезы выполнен в виде струйного истекателя 9 с тангенциально размещенными соплами. На глубине перфорации в устройство подается рабочая жидкость и устройство прижимается к стенке скважины. Одновременно механизм привода 3 через гибкий вал 4, зубчатую шестерню 5 и зубчатый венец 8 приводит во вращение фрезу 2. За счет реактивной силы струй, истекающих из сопел, струйный истекатель 9 поворачивается и осуществляет подачу фрезы 2. После окончания процесса перфорации подачу жидкости прекращают и спиральные пружины 6 и 7 возвращают фрезу 2 в транспортное положение. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

W

Фиг. 5 9

Фиг,2

8-8

Фиг А

11

Фиг. 6